专利名称：由泡沫塑料材料，特别是发泡聚苯乙烯制成的实模制品的失模的制作方法
技术领域：
本发明涉及到由实模铸造法制造铸件所用的由泡沫塑料材料制成的实模制品的模型。
可以用所谓实模法制造黑色或有色金属合金铸件。实模法是含有泡沫塑料材料的模在流入的热金属的作用和接触下分解而失模。在浇注操作中泡沫塑料材料分解失模，熔融的金属充满所产生的型腔并固化而得到所希望的铸件。
已经发现用实模铸造法，尤其是工业上制造这类实模铸件要得到均匀质量的铸件比通常的空模铸造法困难得多。这样，当实模铸造工艺实施得不适当时实模铸件经常表现出通常称之谓“残渣”的特征性缺陷。已发现出现这种缺陷的原因是由于在实模铸造中泡沫塑料失模材料的气化不完全。这种失模材料包括由烃类塑料制成的泡沫塑料，象聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。应用这类失模材料的缺点是在铸造过程中热溶时或多或少地(在用聚苯乙烯时大约为泡沫塑料失模总重的50%)地产生固体态碳(炭黑到结晶的石墨)。在由实模铸造法铸造的铸件中，这种固体碳所产生的缺陷可以影响使铸件达到不能接受的程度。因此有必要采用特殊的工艺方法使这些残渣的量保持尽可能的低。已有其它发明者用了加有卤素的泡沫塑料试图通过加入所谓的自由基剂而阻止泡沫塑料的溶解。还进一步试验过用其它含碳量少的泡沫塑料代替最常用的聚苯乙烯泡沫塑料作为模型泡沫材料。不过发现这些泡沫塑料与聚苯乙烯泡沫塑料相比有不同的缺点，并未满意地解决实模铸造过程中产生固体碳的问题。
因此本发明的目的就是要提供一种可用实模铸造法制造出基本上或完全没有这些缺点、质量均匀的铸件的实模和实模中所含的泡沫塑料失模材料。
本发明者现已令人惊奇地发现了一种可用在实模的模型和/或其它组件中的新型泡沫塑料失模材料。这个方法的特征在于在本发明的实模铸造法的实施中，意味着铸造过程本身是在一种有效试剂的存在下实施的，这种有效试剂阻止了模型分解时固体碳的产生。已发现至少一种金属有机化合物象金属茂作为这方面的有效试剂是令人惊奇地有效。这些金属茂，特别是二茂铁、茂铝和茂锰使泡沫塑料失模材料在短时间内有效的基本上完全气化。还有金属茂的衍生物也有相似的作用，看来，要选择应用这些材料中的可能或多或少取决于经济问题。
在本发明者用50-70%(重量)球墨铸铁在实模中熔融加到0.05%(重量)的泡沫塑料失模材料及0.1%(重量)的二茂铁中实施实验过程中，失模脱气产生固体碳的量可减少。这种固体碳出现的降低已足以避免铸件上可发现的缺陷，例如由石墨残渣引起的铸件表面质量的降低。
实模中失模的热溶程度可由这样的试验给予证明，例如以很少的量加入有机颜料物质有助于促进熔体的热辐射吸收(据德国专利1234937)。还有，把前述的有效试剂加到包封失模的涂层上可以强化上述的作用。在一些情况下只把按照本发明的试剂用于包封失模的涂层就可足以生产高质量实模铸件，而得到所希望的效应。还有在铸造过程之前或进行中用加压或减压的方法把按照本发明的试剂只加到包封着失模的成型材料(沙子等)中可能有利，只有用这种方法达到在失模分解中石墨或固体碳的产生一致。根据情况可把这些相应于本发明的不同方法分开或结合起来使用。
按照本发明用于生产失模的泡沫塑料材料可含有效试剂的量0.01%至1%(重量)。比较好的材料是聚苯乙烯泡沫塑料，尤其是含有所提出的至少一种金属茂的聚苯乙烯泡沫塑料更为适合，不过从工艺上不用聚苯乙烯而用其它泡沫塑料也可以。符合本发明也可用发泡的苯乙烯共聚物，聚碳酸酯，聚烯烃，聚氨基甲酸酯，聚异氰脲酸酯，聚碳化二亚胺，聚甲基丙烯酰亚胺，聚酰胺和ABS泡沫塑料酚醛和脲树脂(Uf脲甲醛-泡沫塑料)。
关于添加金属茂的种类，已发现在用通常的铸造合金进行实模铸造生产中二茂铁，茂铝，茂锰特别有用。在这种情况下选择与生产金属铸件的熔体中所含的金属一致的金属茂是有利的。这意味着二茂铁和茂锰特别适用于铸钢和铸铁。按照本发明，用于所提出工艺的有效试剂必须含有至少一种金属茂，较好的是二茂铁和/或茂锰作为有效试剂。由于较好的含有二茂铁和/或茂锰的稳定性，因此在生产，分散和实例应用(例如作为一种溶解的流体)中处理这些有效试剂很容易而没有危险。
例1(对照例)汽车铸件用的发泡-成型模型已用于实模铸造。模型用密度为18kp/m3的聚苯乙烯泡沫塑料制造。由铸造温度为1390℃的球墨铸铁用作熔体。最小壁厚4mm。铸件重约25kg。成型材料是无粘石英沙。在第一个试验系列中用了一些不含按本发明的有效试剂的模型作实模生产和试件铸造。生产的铸件表明由于石墨缺陷，表面质量不佳，尤其是在铸件的上表面。
例2用同例1一样的安排用于同样汽车铸件的第二个试验系列。不过这次在聚苯乙烯失模型中填充了重量为0.05到0.1%的二茂铁。与例1中铸件的外观相反，这些铸件有优异的无缺陷的铸件表面。
例3(对照例)用于齿轮箱的模型已被用于实模铸造。模型由密度为18kp/m3的聚苯乙烯泡沫塑料制造。熔体用铸造温度为1360℃的灰口铸铁。平均壁厚35mm。铸件重量约450kg。成型材料是冷固化呋喃树脂粘合的铸造沙。在第一个试验系列中用一些不含按本发明的有效试剂的模型进行实模生产和试件铸造。生产的铸件由于石墨缺陷，表面质量不佳，尤其是在铸件的上表面。
例4用同例3同样的安排进行同样齿轮箱的第二个系列试验。不过这次在聚苯乙烯失模中填充了重量为0.05-0.1%的二茂铁。与例3中铸件的外观相反，这些铸件有优异的无缺陷铸件表面。
例5用实模铸造法，由含碳量为0.15%(重量)的钢熔体生产钢铸件。作为失模材料的聚苯乙烯泡沫塑料密度为18kp/m3。用不加任何按照本发明的有效试剂的模型时，可以在铸件的表面看到粘积的碳到0.8%(重量)。用填充了按照本发明的有效试剂(0.05到1%重量的二茂铁)的密度为18kp/m3的聚苯乙烯失模时，所生产的钢铸件，在铸件的任一面不再显示碳的粘积。
权利要求
1.一种采用泡沫塑料可燃模型用实模铸造法制造金属铸件的方法，其特征在于至少加了一种含有有效试剂的金属有机化合物，它使得在失模的脱气化期间部分或全部地阻止固体碳的形成。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于加入含至少一种金属茂和/或其衍生物的金属有机化合物。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于所加入的金属茂是用了如二茂铁，茂锰和/或茂铝。
4.按照权利要求1～3的方法，其特征在于在有效试剂中再加一种有机着色剂。
5.按照权利要求1～4的至少一种方法，其特征在于有效试剂是作为泡沫塑料的一部分而加入的。
6.按照权利要求5的方法，其特征在于有效试剂的加入量占泡沫塑料重量的0.01～1%。
7.按照权利要求1～4的至少一种方法，其特征在于有效试剂是加到包封失模的涂层上。
8.按照权利要求1～4之一的方法，其特征在于有效试剂是加在成型材料的组份中，而失模是埋在这种成型材料中。
9.按照权利要求1～4之一的方法，其特征在于有效试剂是在热的金属注入实模之前或注入期间用吸或压的方法加入的。
10.按照权利要求2～9的至少一种方法，其特征在于加入至少一种与生产金属铸件的熔体中所含金属之一相应的金属茂。
11.用于权利要求1方法的泡沫塑料，其特征在于加入了重量含量为0.01到1%的有效试剂。
12.相应于权利要求11中的泡沫塑料，其特征在于含有至少一种金属茂和/或其衍生物作为有效试剂，基本上以聚苯乙烯塑料为基础。
13.相应于权利要求11和/或12的泡沫塑料，其特征在于含有二茂铁、茂铝和/或茂锰作为金属茂。
14.用于权利要求1的方法中的有效试剂，其特征在于有效物质至少含有一种金属茂和/或其衍生物。
15.按照权利要求14的有效试剂，其特征在于含有二茂铁，茂铝和/或茂锰。
16.用于生产按照权利要求12～14的泡沫塑料的可发泡聚合物，其特征在于有一定量的至少一种含有有效试剂的金属有机化合物，它在失模脱气化期间部分或全部地阻止固体碳形成。
17.按照权利要求16的可发泡聚合物，其特征在于含有0.01～1%(重量)的有效试剂。
18.按照权利要求16和/或17的可发泡聚合物，其特征在于金属有机化合物是金属茂和/或其衍生物。
19.按照权利要求18的可发泡聚合物，其特征在于含有二茂铁、茂铝和/或茂锰作为金属茂。
20.按照权利要求16～19之一的可发泡聚苯乙烯。
21.按照权利要求14～20的有效试剂的应用。
22.按照权利要求14～21的有效试剂应用，作为加到由挤塑生产的用作泡沫的聚合产物中。
全文摘要
本发明涉及由实模铸造法制造铸件所用的由泡沫塑料材料制成的失模材料。其特征在于铸造过程是在一种有效试剂存在下进行的。有效试剂为金属茂等有机化合物，特别是二茂铁、茂铝、茂锰。它们能使泡沫塑料失模在铸造过程中很快完全气化，从而使失模脱气产生的固体碳减少，避免了铸件表面产生缺陷。
文档编号B22C1/04GK1034874SQ8910047
公开日1989年8月23日 申请日期1989年1月28日 优先权日1988年1月29日
发明者阿达尔伯特·韦特莫沙 申请人:Fmi全铸模国际股份有限公司